EP0992070A1 - Leistungshalbleiter-bauelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Leistungshalbleiter-bauelement und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number
EP0992070A1
EP0992070A1 EP98929357A EP98929357A EP0992070A1 EP 0992070 A1 EP0992070 A1 EP 0992070A1 EP 98929357 A EP98929357 A EP 98929357A EP 98929357 A EP98929357 A EP 98929357A EP 0992070 A1 EP0992070 A1 EP 0992070A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
semiconductor component
component according
semiconductor
drift
schottky
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP98929357A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0992070B1 (de
Inventor
Nando Kaminski
Raban Held
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wolfspeed Inc
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP0992070A1 publication Critical patent/EP0992070A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0992070B1 publication Critical patent/EP0992070B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66053—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide
    • H01L29/6606—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising crystalline silicon carbide the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
    • H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
    • H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
    • H01L29/0619—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] with a supplementary region doped oppositely to or in rectifying contact with the semiconductor containing or contacting region, e.g. guard rings with PN or Schottky junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47—Schottky barrier electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/47—Schottky barrier electrodes
    • H01L29/475—Schottky barrier electrodes on AIII-BV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/872—Schottky diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor component with alternately arranged Schottky and pn junctions and between the Schottky and pn junctions arranged low-doped drift zones of a semiconductor material and a method for producing a component.
  • Schottky diodes are also used as components that are intended for low operating voltages. Schottky diodes are characterized by lower forward voltages and low switching losses. In order to reduce the field peaks occurring at the edge of the Schottky transition, so-called. Protection rings are provided on the edge of the component. These protective rings reduce the field peaks occurring at the edge of the Schottky junction and advantageously contribute to increasing the breakdown voltage of the component.
  • a particular problem is the strong voltage dependence of the reverse leakage current due to the voltage-induced deformation of the energy barrier of the Schottky junction.
  • the Schottky barrier is reduced by an applied reverse voltage and the associated electric field at the barrier, so that the reverse leakage current strongly with the reverse voltage increases and can assume very high values even before the actual breakthrough.
  • the reverse currents show an exponential increase with temperature due to the underlying thermal emission mechanism, which results in an unfavorable reverse behavior.
  • EP 380 340 A2 describes a Schottky diode made of SiC, in which article by L. Wang et al., "High Barrier Height GaN Schottky Diodes: Pt / GaN and Pd / GaN" in Appl. Phys. Lett. 68 (9), 26, Feb. 1996 1267-1269, Schottky diodes made of GaN are disclosed, while Schottky diodes made of diamond are known from DE 42 10 402 A1.
  • Various approaches are described in the literature to improve the blocking behavior, for example in B.. Wilamowski, "Schottky Diodes with High Breakdown Voltages," Solid State Electronics, vol. 26 (5), pp.
  • the invention is based on the object of specifying an MPS component in which switching losses are improved without having to additionally use complex technological steps.
  • the object is solved by the features of the independent claims. Further and advantageous refinements can be found in the subclaims and the description.
  • the invention consists in an arrangement of a transition between Schottky metal and drift region of a semiconductor and a shield made of pn junctions, which is essentially embedded in the transition, with a minimum difference between the selection of materials for semiconductors and Schottky metal energetic height of the Schottky barrier and the energy gap of the semiconductor material must be observed.
  • the drift zone is formed from silicon carbide. In another embodiment, the drift zone is formed from gallium nitride. In another embodiment, the drift zone is formed from aluminum nitride. In a further embodiment, the drift zone is formed from diamond.
  • a drift zone of the same conductivity type with a lower doping is arranged on a highly doped substrate material made of silicon carbide.
  • the drift zone area has a thickness between 2 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the distance between adjacent pn junctions is between 0.5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • pn junctions are arranged in trenches which have been etched into the interior of the drift region.
  • Schottky junctions are arranged adjacent to the pn junctions in the drift region.
  • the highly doped regions in the drift region are formed by the complementarily doped semiconductor material of the drift region.
  • the highly doped areas in the drift area are formed by different semiconductor material.
  • aluminum and / or boron is introduced into the doping region for p-doped substrate material.
  • nitrogen and / or phosphorus is introduced into the doping region for n-doped substrate material.
  • the cathode and the anode are arranged on opposite surfaces of the semiconductor component.
  • the cathode and the anode are arranged on the same surface of the semiconductor component, in particular the one outer contact encloses the other outer contact.
  • an external contact essentially makes selective contact with the drift area.
  • the cathode is preceded by a highly doped semiconductor region which has the same conductivity type as the drift region of the semiconductor.
  • a component according to the invention can also be designed as a complementarily doped component.
  • a silicon carbide component according to the invention is specified.
  • a particularly favorable temperature treatment is carried out.
  • the advantage is that the surface roughness of the component is not deteriorated during the temperature treatment.
  • Fig. 5 shows a section through. MPS component according to the invention
  • FIG. 6 shows a section through an MPS component according to the invention.
  • a lightly doped n-semiconductor region in particular an epitaxial layer, is arranged on a highly doped n ⁇ substrate 1.
  • a Schottky contact is arranged on the surface of the semiconductor layer 2 and is formed from a first metal layer, the Schottky metal 3 and a second contacting metal system 4.
  • the Schottky junction 5 forms towards the semiconductor.
  • the Schottky contact forms the anode A.
  • a third contacting metal system 6 is arranged, which forms the cathode K.
  • a highly doped semiconductor region 7 with a charge carrier type complementary to the semiconductor region 2 is arranged under the edge region of the Schottky contact arrangement.
  • the semiconductor region 2 represents the drift zone for charge carriers.
  • the semiconductor region 7 forms the protective ring (so-called 'guard ring'), which reduces the electrical field peaks otherwise occurring at the edge of the Schottky contact and thus increases its breakdown voltage.
  • FIG. 3 shows a development of the arrangement from FIG. 2 in the form of a section through a conventional MPS component according to the prior art.
  • the shielding consists of a grid of highly doped semiconductor regions 8, which like the protective ring 7 have a charge carrier type that is complementary to the semiconductor layer 2.
  • the shielding arrangement 7 is formed by p * regions. Essentially, an arrangement with alternating Schottky junctions 5 and pn junctions 9 with drift zones 10 of the semiconductor region 2 in between is formed.
  • the space charge zone expands with increasing voltage not only from the Schottky junction, but also from the semiconductor regions of the shielding arrangement 8.
  • the Schottky areas between the p * regions 8 are constricted from their space charge zones, so that the electric field strength at the Schottky junction 5 hardly increases any further.
  • the arrangement corresponds approximately to a cascode made of Schottky diode and a so-called. 'Static induction transistor'.
  • This structure already has the advantageous reduction of the strong voltage dependency of the reverse current and already brings about an improved blocking capability of the MPS component.
  • the technological implementation of the structure is very simple.
  • a shielding arrangement 8 in the form of a grid or other suitable geometries, in particular strips and dots, can be carried out in one technology step together with the protective ring 7 and possibly also with a plurality of so-called. Create field rings. There is no additional technological effort.
  • a disadvantage of the known structure is that active Schottky area is lost.
  • a very great disadvantage is that when the component is operated in the forward direction, minority charge carriers are injected from the shielding regions 7 into the drift zone of the semiconductor region 2. With forward polarity of the MPS component, the current initially flows only over the Schottky areas. If the forward voltage continues to rise, the pn junctions 9 also pass through, minority charge carriers being injected into the drift regions 2 and 10. Because of the relatively large area of the shielding arrangement 8, in particular the p + regions, this injection is no longer negligible, unlike the Schottky diodes with protective ring 7.
  • This process can even lead to the formation of an electron-hole plasma in the drift region of the semiconductor region 2, which admittedly slightly improves the transmission properties, but causes considerable switching losses of the component.
  • a material combination is selected in which it is ensured that the difference between the size of the energetic band gap in the electronic excitation spectrum of the semiconductor and the energetic height of the Schottky barrier in the de-energized state of the component is greater or equal a predetermined energy value, preferably at least 0.8 eV, particularly preferably at least 1 eV.
  • a predetermined energy value preferably at least 0.8 eV, particularly preferably at least 1 eV.
  • the Schottky barrier ⁇ a er is preferably determined from the forward characteristic of the diode in a manner known per se.
  • band gap E g a and Schottky barrier ⁇ bamer are not very significant for the voltage difference ⁇ U. Since the switching losses are lower the greater the voltage difference ⁇ U, it is expedient to select suitable semiconductor-Schottky material combinations.
  • Those with a large band gap Egap are preferably suitable as semiconductor material, particularly preferably the various polytypes of silicon carbide, gallium nitride, aluminum nitride and diamond.
  • the Schottky barrier ⁇ bamer is small enough to achieve the greatest possible energy difference between the band gap Egap and Schottky barrier height ⁇ ba ⁇ -ier, and on the other hand the Schottky barrier is large enough to achieve favorable locking properties. It is particularly favorable to choose the Schottky barrier height ⁇ bamer greater than 0.5 eV, particularly preferably greater than 0.8 eV.
  • a Schottky barrier height ⁇ barrier is expediently less than 2 eV.
  • the component according to the invention is therefore particularly well suited for use in the area of high reverse voltages, preferably for the area greater than 200 V, particularly preferably greater than 600 V.
  • Combinations of silicon carbide as a semiconductor with metals, in particular titanium, aluminum, palladium, gold, silver, nickel or with combinations of metals, in particular titanium / aluminum, titanium / nickel / silver and the like, or with suicides, in particular TiSi 2 or are particularly advantageous other suitable metal / semiconductor combinations which meet the condition that the difference between the band gap Egap and Schottky barrier height ⁇ amer must be greater than or equal to 0.8 eV, particularly preferably 1 eV.
  • the pn junctions 9 only inject minority charge carriers into the drift region of the semiconductor at significantly higher forward voltages. This is shown in Fig. 1. In normal operation of the diode then only a negligible injection occurs, so that no additional switching losses due to the so-called. 'Removal' of minority charge carriers from the drift area or through a possible reverse current peak. This is shown in FIG. 4.
  • FIG. 1 shows measured characteristic curves of silicon carbide MPS components according to the invention with different shielding geometries M with characteristic curves of other components, in particular Schottky diodes S, Schottky diodes with protective ring G and pn diodes PN, both in the forward and in the reverse direction compared.
  • the advantageous effect of the arrangement according to the invention can be clearly seen.
  • the MPS components M according to the invention a high current flows in the forward direction even at very low voltages, similar to the components S and G which are favorable in the forward direction, while significantly higher voltages have to be applied to the pn diode PN for comparable currents.
  • the leakage current of the MPS components M according to the invention is significantly lower than in the case of Schottky diodes S and G with and without a protective ring and shows similarly favorable blocking properties as the PN diode PN.
  • FIG. 4 shows characteristic curves of a component according to the invention made of SiC and a comparable component made of Si, which characterize the switch-off behavior of the components.
  • the components are switched off by 1A forward current against 500 V reverse voltage.
  • the Si component is a pn diode and shows the characteristic poor switch-off behavior.
  • the characteristic of the Si component drops steeply and shows a strong undershoot (reverse recovery) to high negative currents which are substantially higher than the actual forward current of 1 A, which is due to the fact that numerous minority carriers are removed from the drift region of the semiconductor Need to become. This leads to a very disadvantageous switching behavior with large peeling losses of this Si component.
  • the switch-off behavior of the component according to the invention is just as fast as, for example, with pure Schottky diodes, which are known for fast switching behavior, but the blocking losses are significantly improved. The switching losses are considerably reduced compared to pn diodes.
  • the component according to the invention thus has on the one hand the favorable properties of the known Schottky diodes such as reduced switching losses and simple technology, but has significantly lower reverse leakage currents.
  • the advantage of low switching losses with increased blocking resistance is also fulfilled for those components according to the invention in which the blocking current behavior is not further improved because of the particularly large energy gap of the semiconductor, as long as the difference between the energy gap and Schottky barrier height is at least 0.8 eV, preferably at least Is 1 eV.
  • MPS components according to the invention described in the figures represent vertical components in which the outer connections of the cathode K and anode A are arranged on opposite surfaces of the semiconductor.
  • a component according to the invention can also be designed as a lateral component in which the outer contacts anode A and cathode K are arranged on the same surface of the semiconductor, in particular the one outer contact can enclose the other, e.g. the cathode surrounds the anode in a ring.
  • an external contact in particular the cathode K, makes only selective contact with the drift region of the semiconductor.
  • the cathode is preceded by a highly doped semiconductor region which has the same conductivity type as the drift region of the semiconductor 2. This advantageously has the result that the contact between the semiconductor and the cathode contact is improved and any expansion of the space charge zone to the cathode metal 6 is prevented (so-called 'punch through').
  • the invention also applies to complementarily doped MPS components.
  • n-type or p-type silicon carbide preferably n-type 4H silicon carbide
  • substrate 1 highly doped, in particular with more than 10 18 cm “3 , n-type or p-type silicon carbide, preferably n-type 4H silicon carbide, is used as substrate 1.
  • the arrangement is similar to the arrangement described in FIG. 3.
  • a drift region 2 of the same charge type as the substrate is arranged, preferably deposited homoepitaxially.
  • the thickness of the drift region is preferably between 2 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • the doping is preferably between about 10 14 and
  • dopant atoms are introduced in a structured manner essentially in regions near the surface.
  • Drift region 10 and doping regions 7, 8 alternate.
  • Aluminum or boron is preferably selected for a p-type drift region, nitrogen or phosphorus is preferably selected for an n-type drift region.
  • the resulting regions 7 and 8 are of the charge carrier type opposite to the charge carrier type of the drift zone 10 and form pn junctions 9.
  • the structured dopants can be introduced into the surface of the drift region 2 by means of diffusion or preferably by means of ion implantation techniques.
  • the distance between the doping regions 7 and 8 can be optimized so that any quiet space charge zones of adjacent pn junctions 9 do not touch. This ensures that the charge carrier passage in the forward direction is not hindered.
  • the pn junctions 9 must be so close together that when the reverse voltage is applied to the component, the area between adjacent pn junctions 9 is reliably cut off in the region 10 by space charge zones that spread with increasing reverse voltage.
  • the optimal distance between the pn junctions 9 also depends on the geometry of the pn shield 8, which can have, in particular, a stripe, grid, ring, spiral, hexagonal or dot structure.
  • the distance between adjacent pn junctions is preferably between 0.5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • a temperature treatment in particular between 1400 ° C. and 1700 ° C., which heals any implantation damage, drives in the dopant more deeply and activates it thermally, is preferably carried out when the shield is introduced. It is particularly preferred to carry out a multi-stage temperature treatment as disclosed in the applications DE 196 33 183 and DE 196 33 184 for the temperature treatment of semiconductor components with volatile, in particular subliming components, in particular silicon carbide.
  • the method consists in that the temperature treatment is carried out in such a way that the component for a limited time only at a temperature between 500 ° C. and 1500 ° C. and then at a temperature of more than 1500 ° C. is held.
  • FIG. 5 shows a component according to the invention, in which etching pits are etched into the drift zone 2 before the doping for the shielding is introduced at the locations at which the shielding is to be introduced. This has the advantage that the pn junctions extend far into the drift region 2, which improves the constriction of the Schottky areas.
  • an epitaxial layer is applied after the introduction of the shielding zones 8, which has the same conductivity type as the drift region 2.
  • the shielding zones 8 are buried.
  • the shielding zones are then exposed again, in particular etched free, and only then metallized.
  • the active Schottky surface is advantageously enlarged around the side surfaces of the etching, which at least compensates for, in particular overcompensates for, the loss of surface through the shielding zones 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit benachbarten Schottky- (5) und pn-Übergängen (9), welche in einem Driftgebiet (2, 10) eines Halbleitermaterials angeordnet sind, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Leistungshalbleiter-Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellune
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit alternierend angeordneten Schottky- und pn-Übergängen und zwischen den Schottky- und pn-Übergängen angeordneten niedrigdotierten Driftzonen eines Halbleitermateriais sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements.
Als Bauelemente, die für kleine Betriebsspannungen vorgesehen sind, finden neben pn- Dioden auch Schottky-Dioden Verwendung. Schottky-Dioden zeichnen sich durch geringere Durchlaßspannungen und geringe Schaltverluste aus. Um die am Rand des Schottky- Übergangs auftretenden Feldspitzen zu reduzieren, werden häufig sogen. Schutzringe am Rand des Bauelements vorgesehen. Diese Schutzringe reduzieren die am Rand des Schott- ky-Übergangs auftretenden Feldspitzen und tragen vorteilhaft zur Erhöhung der Durchbruchsspannung des Bauelements bei.
Allerdings steigen mit erhöhter Durchbruchspannung der Diode sowohl die Serienwiderstände im Bauelement als auch die Sperrleckströme, insbesondere bei erhöhten Temperaturen. Dadurch wird der erweiterte Einsatz der an sich technologisch einfachen Schottky- Dioden erschwert.
Ein besonderes Problem stellt die starke Spannungsabhängigkeit des Sperrleckstromes aufgrund der spannungsinduzierten Deformation der energetischen Barriere des Schottky- Übergangs dar. Die Schottky-Barriere wird durch eine angelegte Sperrspannung und das damit verbundene elektrische Feld an der Barriere verkleinert, so daß der Sperrleckstrom stark mit der Sperrspannung ansteigt und bereits vor dem eigentlichen Durchbruch sehr hohe Werte annehmen kann. Zusätzlich zeigen die Sperrströme aufgrund des zugrundeliegenden thermischen Emissionsmechanismus einen exponentiellen Anstieg mit der Temperatur, woraus sich ein unvorteilhaftes Sperrverhalten ergibt.
Schottky-Dioden aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien sind bekannt. In der EP 380 340 A2 ist eine Schottky-Diode aus SiC beschrieben, in dem Artikel von L. Wang et al., "High Barrier Height GaN Schottky-Diodes: Pt/GaN and Pd/GaN" in Appl. Phys. Lett. 68(9), 26, Feb. 1996 1267-1269 sind Schottky-Dioden aus GaN offenbart, während Schottky-Dioden aus Diamant aus der DE 42 10 402 A1 bekannt sind. In der Literatur sind verschiedene Ansätze beschrieben, das Sperrverhalten zu verbessern, z.B. in B. . Wilamowski, "Schottky Diodes with High Breakdown Voltages", Solid-State Electronics, vol. 26(5), S. 491-493, 1983 und B.J. Baliga, "The Pinch Rectifier: A Low- Forward-Drop High-Speed Power Diode", IEEE Electron Device Letters, EDL-5(6), 1984. Dort wird davon ausgegangen, daß die elektrische Feldstärke am Schottky-Übergang durch eine Abschirmung verringert wird. Das dort beschriebene Bauelement stellt eine sogen. "Merged-pn/Schottky (MPS) Rectifier" dar, bei der innerhalb der Schutzringanordnung alternierend Schottky-Koπtakte und hochdotierte pn-Übergänge mit dazwischenliegende n- Driftzonen eines Halbleitermaterials angeordnet sind. Zwar ist das Sperrverhalten dieser Bauelemente verbessert, es treten jedoch verschiedene Nachteile auf.
Neben dem Verlust von aktiver Fläche für die Schottky-Übergänge ist insbesondere die Injektion von Minoritätsladungsträgern aus dem hochdotierten Halbleitergebiet im Vor- wärtsbetrieb der pn-Kontakte nachteilig. Bei einer Vorwärtspolung des MPS-Bauelements fließt der Strom zunächst nur über die Schottky-Bereiche. Bei weiter steigender Vorwärtsspannung geraten dann auch die pn-Übergänge in Durchlaß, wobei Minoritätsladungsträger in das Driftgebiet injiziert werden. Anders als bei Bauelementen, welche nur Schutzringanordnungen aufweisen, ist diese Miπoritätsladungsträger-Injektion nicht mehr zu ver- nachlässigen, da die Ladungsträgerinjektion wie bei reinen pn-Dioden sogar zur Bildung eines Elektron-Loch-Plasmas führen kann. Einerseits sind dann zwar die Durchlaßeigenschaften leicht verbessert, andererseits steigen die Schaltverluste jedoch stark an.
In der Literatur sind eine Reihe von Maßnahmen beschrieben, mit denen das Schalt- und Sperrverhalten der MPS-Bauelemente verbessert werden soll. In der US 5,262,669 A ist beschrieben, bei MSP-Bauelementen die pn-Übergänge in geätzten Gräben anzuordnen sowie die Geometrie der pn-Übergänge der Barrierenhöhe des Schottky-Übergangs bzw. der sich am Schottky-Übergang ausbildenden Raumladungszone anzupassen. Die verwendeten Technologien und Anordnungen sind allerdings technologisch sehr aufwendig. Aus diesen Gründen haben MPS-Bauelemente trotz der im Prinzip einfachen Herstelltechnologie und der vorteilhaften Eigenschaften unipolarer Dioden keinerlei praktische Bedeutung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein MPS-Bauelement anzugeben, bei dem Schaltverluste verbessert sind, ohne aufwendige Technologieschritte zusätzlich anwenden zu müssen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
Die Erfindung besteht in einer Anordnung aus einem Übergang zwischen Schottky-Metall und Driftgebiet eines Halbleiters sowie einer Abschirmung aus pn-Übergängen, die im wesentlichen in den Übergang eingelagert ist, wobei für die Auswahl der Materialien für Halbleiter und Schottky-Metall ein Mindestunterschied zwischen der energetischen Höhe der Schottky-Barriere und der Energielücke des Halbleitermaterials eingehalten werden muß.
Vorteilhaft ist, daß die einfache Technologie der MPS-Bauelemente eingesetzt werden kann und sowohl die Sperreigenschaften als auch die Abschaltverluste verbessert sind.
Besonders vorteilhaft ist es, Halbleiter mit großer Energielücke, insbesondere sogen, 'wide- band-gap' Halbleiter, zu verwenden. Es ist günstig, das Material für den Schottkykontakt so zu wählen, daß eine Mindestbarrierenhöhe nicht unterschritten wird. Die Sperreigenschaften sind damit verbessert.
In einer bevorzugten Ausführung ist dieDriftzone aus Siliziumkarbid gebildet. In einer weiteren Ausführung ist dieDriftzone aus Galliumnitrid gebildet. In einer weiteren Ausführung ist dieDriftzone aus Aluminiumnitrid gebildet. In einer weiteren Ausführung ist dieDriftzone aus Diamant gebildet.
In einer bevorzugten Ausführung ist auf einem hochdotierten Substratmaterial aus Siliziumkarbid eine Driftzone gleichen Leitfähigkeitstyps mit niedrigerer Dotierung angeordnet. Vorteilhaft ist eine Substratmaterial-Dotierung von größer oder gleich 10'8 cnr und eine
Driftzonen-Dotierung von 1014 cm"3 bis 1017 cm"3.
In einer günstigen Ausführung weist das Driftzonengebiet eine Dicke zwischen 2 μm und 50 μm auf.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Abstand benachbarter pn-Übergänge zwischen 0,5 μm und 20 μm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind pn-Übergänge in Gräben, welche in das Innere des Driftgebiets hineingeätzt wurden, angeordnet. In einer bevorzugten Ausführung sind Schottky-Übergänge benachbart zu den pn- Übergängen im Driftgebiet angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführung sind die hochdotierten Gebiete im Driftgebiet durch das komplementär dotierte Halbleitermaterial des Driftgebiets gebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung sind die hochdotierten Gebiete im Driftgebiet durch unterschiedliches Halbleitermaterial gebildet.
In einer günstigen Ausführung ist für p-dotiertes Substratmaterial Aluminium und/oder Bor in das Dotiergebiet eingebracht.
In einer günstigen Ausführung ist für n-dotiertes Substratmaterial Stickstoff und/oder Phosphor in das Dotiergebiet eingebracht.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Kathode und die Anode auf gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterbauelements angeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführung sind die Kathode und die Anode auf derselben Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordnet, insbesondere umschließt der eine äußere Kontakt den anderen äußeren Kontakt.
In einer bevorzugten Ausführung kontaktiert ein äußerer Kontakt das Driftgebiet im wesentlichen punktuell.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Kathode ein hochdotiertes Halbleitergebiet vorgelagert, welches denselben Leitfähigkeitstyp aufweist wie das Driftgebiet des Halbleiters.
Besonders günstig ist, daß ein erfindungsgemäßes Bauelement auch als komplementär dotiertes Bauelement ausgeführt sein kann.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Herstellung eines erfindungsgemäßen Siliziumkarbid-Bauelements angegeben. In einer bevorzugten Ausführungsart wird eine beson- ders günstige Temperaturbehandlung durchgeführt. Der Vorteil ist, daß die Oberflächenrauhigkeit des Bauelements bei der Temperaturbehandlung nicht verschlechtert wird. Im folgenden sind die Merkmale, soweit sie für die Erfindung wesentlich sind, eingehend erläutert und anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 den Verlauf von Kennlienien von erfindungsgemäßen Bauelementen und von Kenn- linien verschiedener bekannter Bauelemente,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Schottky-Diode mit Schutzring nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein MPS-Bauelement nach dem Stand der Technik,
Fig. 4 die Abschaltkennlinie eines erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zur Kennlinie einer pn-Diode nach dem Stand der Technik,
Fig. 5 einen Schnitt durch ein. erfindungsgemäßes MPS-Bauelement,
Fig. 6 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes MPS-Bauelement.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Schottky-Diode mit Schutzring nach dem Stand der Technik dargestellt. In der üblichen Anordnung ist auf einem hochdotierten n~ Substrat 1 ein niedrigdotiertes n- Halbleitergebiet 2, insbesondere eine epitaktische Schicht, angeordnet. Auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 2 ist ein Schottky-Kontakt angeordnet, der aus einer ersten Metallschicht, dem Schottky-Metall 3 und einem zweiten Kontaktie- rungs-Metallsystem 4 gebildet ist. Zum Halbleiter hin bildet sich der Schottky-Übergang 5. Der Schottky-Kontakt bildet die Anode A. Auf der der Anode A gegenüberliegenden Seite des Substrates 1 ist ein drittes Kontaktierungs-Metallsystem 6 angeordnet, welches die Kathode K bildet. Unter dem Randbereich der Schottky-Kontakt-Anordnung ist ein hochdotiertes Halbleitergebiet 7 angeordnet mit einem zum Halbleitergebiet 2 komplementären Ladungsträgertyp. Das Halbleitergebiet 2 stellt die Driftzone für Ladungsträger dar. Das Halbleitergebiet 7 bildet den Schutzring (sogen. 'Guard Ring'), der die sonst am Rand des Schottky-Kontaktes auftretenden elektrischen Feldspitzen reduziert und so dessen Durchbruchsspannung erhöht.
Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung aus Fig. 2 in Form eines Schnitts durch ein übliches MPS-Bauelement nach dem Stand der Technik. In der Anordnung werden durch eine Abschirmung unter dem Schottky-Kontakt die Feldspitzen weiter verringert. Die Abschirmung besteht aus einem Gitter von hochdotierten Halbleitergebieten 8, welche wie der Schutzring 7 einen zur Halbleiterschicht 2 komplementären Ladungsträgertyp aufweisen. In der Figur 3 wird die Abschirmanordnung 7 durch p*-Gebiete gebildet. Im wesentli- chen bildet sich eine Anordnung mit alternierend angeordneten Schottky-Übergängen 5 und pn-Übergängen 9 mit dazwischenliegenden Driftzonen 10 des Halbleitergebiets 2. Wird an diese Anordnung eine Sperrspannung zwischen Anode A und Kathode K angelegt, so dehnt sich die Raumladungszone mit steigender Spannung nicht nur vom Schottky- Übergang, sondern auch von den Halbleitergebieten der Abschirmanordnung 8 her aus. Bei entsprechender üblicher Dimensionierung werden die Schottky-Bereiche zwischen den p*- Gebieten 8 von deren Raumladungszonen abgeschnürt, so daß die elektrische Feldstärke am Schottky-Übergang 5 kaum weiter ansteigt. Die Anordnung entspricht in etwa einer Kaskode aus Schottky-Diode und einem sogen. 'Static Induction Transistor'.
Diese Struktur weist an sich bereits die vorteilhafte Reduktion der starken Spannungsab- hängigkeit des Sperrstromes auf und bewirkt bereits eine verbesserte Sperrfähigkeit des MPS-Bauelements. Gleichzeitig ist die technologische Umsetzung der Struktur sehr einfach. Insbesondere lassen sich bei Standard-Dioden eine Abschirmanordnung 8 in Form eines Gitters oder anderer geeigneter Geometrien, insbesondere Streifen und Punkte, in einem Technologieschritt zusammen mit dem Schutzring 7 und gegebenenfalls auch mit mehreren sogen. Feldringen herstellen. Es entsteht kein zusätzlicher technologischer Aufwand.
Ein Nachteil der bekannten Struktur liegt darin, daß aktive Schottky-Fläche verloren geht. Ein sehr großer Nachteil besteht darin, daß bei Vorwärtsbetrieb des Bauelements Minori- tätsladungsträger aus den Abschirmgebieten 7 in die Driftzone des Halbleitergebiets 2 zu injizieren. Bei einer Vorwärtspolung des MPS-Bauelements fließt der Strom zunächst nur über die Schottky-Bereiche. Bei weiter ansteigender Vorwärtsspannung geraten dann auch die pn-Übergänge 9 in Durchlaß, wobei Minoritätsladungsträger in das Driftgebiet 2 und 10 injiziert werden. Aufgrund des relativ großen Flächenanteils der Abschirmanordnung 8, insbesondere der p+-Gebiete, ist diese Injektion anders als bei den Schottky-Dioden mit Schutzring 7 nicht mehr vernachlässigbar.
Dieser Vorgang kann sogar bis zur Bildung eines Elektron-Loch-Plasmas im Driftgebiet des Halbleitergebiets 2 führen, was zwar die Durchlaßeigenschaften leicht verbessert, jedoch erhebliche Schaltverluste des Bauelements verursacht.
Erfindungsgemäß wird bei der Auswahl des Halbleitermaterials und des Schottky-Materials eine Materialkombination gewählt, bei der sichergestellt ist, daß die Differenz aus Größe der energetischen Bandlücke im elektronischen Anregungsspektrum des Halbleiters und der energetischen Höhe der Schottky-Barriere im spannungslosen Zustand des Bauelements größer oder gleich einem vorgegebenen Energiewert, bevorzugt mindestens 0,8 eV, besonders bevorzugt mindestens 1 eV beträgt. Vereinfacht kann man annehmen, daß bei einem pn-Übergang eine um den Differenzwert ΔU höhere Spannung als bei einem Schott- ky-Kontakt notwendig ist, um denselben Strom lo fließen zu lassen. Der Differenzwert ΔU bei einem erfindungsgemäßen MPS-Bauelement kann vereinfacht als die Spannungsdifferenz zwischen dem bei einer ersten Spannung einsetzenden Gesamtstrom lo und dem bei einer zweiten, höheren Spannung einsetzenden Injektionsstrom in derselben Höhe wie lo interpretiert werden.
Der Zusammenhang zwischen den Energiewerten und der Spannungsdifferenz ΔU ergibt sich zu ΔU = (Egap - φbarr.er)/qo + k, wobei Egap die Energielücke des Halbleiters, φbarrier die
Höhe der Schottky-Barriere, qo die Eiementarladungskonstante und k eine Konstante dar- stellt, die durch die effektive Richardson-Konstante, die Temperatur, den Ladungsträger- zustandsdichten, den Ladungsträgerbeweglichkeiten, den Ladungsträgerlebensdauern, den Dotierungen und dem Flächenverhältnis von Schottky-Übergang zu pn-Übergangsfläche abhängt. Für übliche Werte der Parameter bei vergleichbaren Bauelementen ist k im Bereich von einigen 10 mV bis zu wenigen 100 mV und damit im wesentlichen vernachläs- sigbar. Die Schottky-Barriere φ a er wird bevorzugt aus der Vorwärtskennlinie der Diode in an sich bekannter Weise bestimmt.
Die Absolutwerte von Bandlücke Ega und Schottky-Barriere φbamer sind für die Spannungsdifferenz ΔU nicht sehr erheblich. Da die Schaltverluste um so geringer sind, je größer die Spannungsdifferenz ΔU ist, ist es zweckmäßig, geeignete Halbleiter-Schottky-Material- Kombinationen auszuwählen.
Bevorzugt sind als Halbleitermaterial solche mit großer Bandlücke Egap geeignet, besonders bevorzugt die verschiedenen Polytypen des Siliziumkarbids, Galliumπitrid, Aluminiumπitrid und Diamant. Bei der Wahl des optimalen Schottky-Kontaktmaterials ist darauf zu achten, daß einerseits die Schottky-Barriere φbamer klein genug ist, um einen möglichst großen Energieunterschied zwischen Bandlücke Egap und Schottky-Barrierenhöhe φbaπ-ier zu erzielen, andererseits die Schottky-Barriere groß genug ist, um günstige Sperreigenschaften zu erzielen. Besonders günstig ist es, die Schottky-Barrierenhöhe φbamer größer als 0,5 eV, besonders bevorzugt größer als 0,8 eV zu wählen. Zweckmäßig ist eine Schottky- Barrierenhöhe φbarrier geringer als 2 eV. Das erfindungsgemäße Bauelement ist damit besonder gut für den Einsatz im Bereich hoher Sperrspannungen geeignet, bevorzugt für den Bereich größer 200 V, besonders bevorzugt größer 600 V. Vorteilhaft sind insbesondere Kombinationen von Siliziumkarbid als Halbleiter mit Metallen, insbesondere Titan, Aluminium, Palladium, Gold, Silber, Nickel oder mit Kombinationen von Metallen, insbesondere Titan/Aluminium, Titan/Nickel/Silber und dergl. oder mit Suiziden, insbesondere TiSi2 oder andere geeignete Metall/Halbleiterkombinationen, welche die Bedingung, daß die Differenz zwischen Bandlücke Egap und Schottky-Barrierenhöhe φ amer größer oder gleich 0,8 eV, besonders bevorzugt 1 eV sein muß, erfüllen.
Wird ein MPS-Bauelement mit der erfindungsgemäßen Materialkombination in Vorwärtsrichtung betrieben, so injizieren die pn-Übergänge 9 erst bei deutlich höheren Fluß- Spannungen Minoritätsladungsträger in das Driftgebiet des Halbleiters. Dies ist in Fig. 1 dargestellt. Im Normalbetrieb der Diode tritt dann nur noch eine vernachlässigbare Injektion auf, so daß keine zusätzlichen Schaltverluste durch das sogen. 'Ausräumen' von Minoritätsladungsträgern aus dem Driftgebiet oder durch eine etwaige Rückstromspitze entstehen. Dies ist in Fig. 4 dargestellt.
In Fig. 1 sind gemessene Kennlinien von erfindungsgemäßen Siliziumkarbid-MPS- Bauelementen mit verschiedenen Abschirmgeometrien M mit Kennlinien anderer Bauelemente, insbesondere Schottky-Dioden S, Schottky-Dioden mit Schutzring G sowie pn- Dioden PN, sowohl in Vorwärts- als auch in Sperrichtung miteinander verglichen. Die vor- teilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung ist deutlich zu erkennen. Bei den erfindungsgemäßen MPS-Bauelementen M fließt in Vorwärtsrichtung bereits bei sehr geringen Spannungen ein hoher Strom, ähnlich wie bei den in Vorwärtsrichtung günstigen Bauelementen S und G, während bei der pn-Diode PN für vergleichbare Ströme deutlich höhere Spannungen angelegt werden müssen. In Sperrichtung ist der Leckstrom der erfindungs- gemäßen MPS-Bauelemente M deutlich geringer als bei Schottky-Dioden S und G mit und ohne Schutzring und zeigt ähnlich günstige Sperreigenschaften wie die pn-Diode PN.
In Fig. 4 sind Kennlinien eines erfindungsgemäßen Bauelements aus SiC und eines vergleichbaren Bauelements aus Si dargestellt, welche das Abschaltverhalten der Bauelemen- te charakterisieren. Die Bauelemente werden von 1A Vorwärtsstrom gegen 500 V Sperrspannung abgeschaltet. Das Si-Bauelement ist eine pn-Diode und zeigt das charakteristisch schlechte Abschaltverhalten. Die Kennlinie des Si-Bauelements fällt steil ab und zeigt einen starken Unterschwinger (reverse recovery) zu hohen negativen Strömen, die wesentlich höher sind als der eigentliche Vorwärtsstrom von 1 A, was darauf zurückzufüh- ren ist, daß aus Driftgebiet des Halbleiters zahlreiche Minoritätsladungsträger entfernt werden müssen. Dies führt zu einem sehr nachteiligen Schaltverhalten mit großen Schälverlusten dieses Si-Bauelements. Dagegen sind im Driftgebiet des erfindungsgemäßen Bauelements nur sehr wenige Minoritätsladungsträger vorhanden, da deren Injektion durch die erfidnungsgemäße Spaπnungs- differenz ΔU weitgehend unterbunden ist. Der Strom im Reverse-Recovery-Bereich ist deshalb nur ein Bruchteil des eigentlichen Vorwärtsstromes. Das Abschaltverhalten des erfin- dungsgemäßen Bauelements ist genauso schnell wie z.B. bei reinen Schottky-Dioden, die für schnelles Schaltverhalten bekannt sind, dagegen sind die Sperrverluste deutlich verbessert. Gegenüber pn-Dioden sind die Schaltverluste erheblich verringert. Das erfindungsgemäße Bauelement weist also einerseits die günstigen Eigenschaften der bekannten Schottky-Dioden wie verringerte Schaltveriuste und einfache Technologie, weist aber deutlich geringere Sperrleckströme auf.
Der Vorteil der geringen Schaltverluste bei erhöhter Sperrfestigkeit ist jedoch auch für solche erfindungsgemäßen Bauelemente erfüllt, bei denen das Sperrstromverhalten wegen der besonders großen Energielücke des Halbleiters nicht weiter verbessert ist, solange der Differenzwert zwischen Energielücke und Schottky-Barrierenhöhe mindestens 0,8 eV, bevorzugt mindestens 1 eV beträgt.
Die in den Figuren beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen von erfindungsgemäßen MPS-Bauelementen stellen zwar vertikale Bauelemente dar, bei denen die äußeren An- Schlüsse der Kathode K und Anode A auf gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiters angeordnet sind. Ein erfindungsgemäßes Bauelement kann jedoch ebenso als laterales Bauelement ausgeführt sein, bei denen die äußeren Kontakte Anode A und Kathode K auf derselben Oberfläche des Halbleiters angeordnet sind, insbesondere kann der eine äußere Kontakt den anderen umschließen, z.B. die Kathode die Anode ringförmig umgeben. In ei- nem bevorzugten Ausführungsbeispiel kontaktiert ein äußerer Kontakt, insbesondere die Kathode K, das Driftgebiet des Halbleiters nur punktuell.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kathode ein hochdotiertes Halbleitergebiet vorgelagert, welches denselben Leitfähigkeitstyp aufweist wie das Driftgebiet des Halbleiters 2. Dies führt vorteilhaft dazu, daß der Kontakt zwischen Halbleiter und Kathoden-Kontakt verbessert ist und eine etwaige Ausdehnung der Raumladuπgszone zum Kathoden-Metall 6 unterbunden wird (sogen, 'punch through').
Die Erfindung gilt ebenso für komplementär dotierte MPS-Bauelemente.
In einer bevorzugten Ausführung wird hochdotiertes, insbesondere mit mehr als 1018 cm"3, n-leitendes oder p-leitendes Siliziumkarbid, vorzugsweise n-leitendes 4H-Siliziumkarbid, als Substrat 1 verwendet. Die Anordnung ähnelt der in Fig. 3 beschriebenen Anordnung. Auf das Substrat 1 wird ein Driftgebiet 2 gleichen Ladungstyps wie das Substrat angeordnet, vorzugsweise homoepitaktisch abgeschieden. Die Dicke des Driftgebiets liegt vorzugsweise zwischen 2 μm und 50 μm. Die Dotierung liegt vorzugsweise zwischen etwa 1014 und
10,7 cm"3.
In das Driftgebiet 2 werden im wesentlichen in oberflächennahen Bereichen Dotierstoffatome strukturiert eingebracht. Driftgebiet 10 und Dotiergebiete 7, 8 wechseln sich ab. Für ein p-Typ-Driftgebiet ist vorzugsweise Aluminium oder Bor, für ein n-Typ-Driftgebiet ist vorzugsweise Stickstoff oder Phosphor zu wählen. Die entstehenden Gebiete 7 und 8 sind vom dem Ladungsträgertyp der Driftzone 10 entgegengesetzten Ladungsträgertyp und bilden pn-Übergänge 9.
Das Einbringen der strukturierten Dotierstoffe in die Oberfläche des Driftgebiets 2 kann mittels Diffusion oder vorzugsweise mittels loneπimplantationstechniken erfolgen. Der Abstand der Dotiergebiete 7 und 8 kann so optimiert werden, daß sich etwaige Ruheraumladungszonen benachbarter pn-Übergänge 9 nicht berühren. Dadurch wird erreicht, daß der Ladungsträgerdurchlaß in Vorwärtsrichtung nicht behindert wird. Andererseits müssen die pn-Übergänge 9 so dicht beieinander liegen, daß bei anliegender Sperrspannung am Bauelement der Bereich zwischen benachbarten pn-Übergängen 9 durch sich mit steigender Sperrspannung ausbreitender Raumladungszonen im Gebiet 10 sicher abgeschnürt wird.
Der optimale Abstand zwischen den pn-Übergängen 9 hängt neben der Dotierung und dem Halbleitermaterial auch von der Geometrie der pn-Abschirmung 8 ab, welche insbesondere eins Streifen-, Gitter-, Ring-, Spiral-, Hexagonal- oder Punktestruktur aufweisen kann.
Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen benachbarten pn-Übergängen zwischen 0,5 μm und 20 μm.
Auf das Einbringen der Abschirmung erfolgt vorzugsweise eine Temperaturbehandlung, insbesondere zwischen 1400°C und 1700°C, die etwaige Implantationsschäden ausheilt, den Dotierstoff tiefer eintreibt und thermisch aktiviert. Besonders bevorzugt ist, eine mehrstufige Temperaturbehandlung durchzuführen, wie sie in den Anmeldungen DE 196 33 183 und DE 196 33 184 für die Temperaturbehandlung von Halbleiterbauelementen mit flüchtigen, insbesondere sublimierenden Komponenten, insbesondere Siliziumkarbid, offenbart ist. Das Verfahren besteht darin, daß die Temperaturbehandlung so ausgeführt wird, daß das Bauelement für einen begrenzten Zeitraum erst bei einer Temperatur zwischen 500°C und 1500°C und anschließend bei einer Temperatur von mehr als 1500°C gehalten wird. Besonders vorteilhaft ist, während der Temperaturbehandlung in unmittelbarer Nachbarschaft des Bauelements Silizium, insbesondere in einem etwaigen Ausheiltiegel, in dem das Bauelement während der Temperaturbehandlung lagert, beizugeben. Der ganz besondere Vorteil dabei ist, daß die Oberfläche des MPS-Bauelements trotz der hohen Temperatur im eigentlichen Ausheiischritt durch einen vorangehenden Konditionierungs- schritt glatt bleibt. Anschließend wird die Metallisierung für Vorderseite (Schottky-Metall) und Rückseite (Ohmscher Kontakt) abgeschieden, strukturiert und bei Bedarf thermisch behandelt.
In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäßes Bauelement dargestellt, bei dem vor dem Einbringen der Dotierung für die Abschirmung an den Stellen, an denen die Abschirmung eingebracht werden soll, Ätzgruben in die Driftzone 2 eingeätzt sind. Dies hat den Vorteil, daß die pn- Übergänge weit in das Driftgebiet 2 hineinreichen, wodurch sich die Abschnürung der Schottkybereiche verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Anordnung, welche in Fig. 6 dargestellt ist, ist nach dem Einbringen der Abschirmzonen 8 eine Epitaxieschicht aufgebracht, die denselben Leitfähigkeitstyp wie das Driftgebiet 2 aufweist. Dies hat zur Folge, daß die Abschirmzonen 8 vergraben sind. Die Abschirmzonen werden anschließend wieder freigelegt, insbesondere frei- geätzt, und erst dann metallisiert. Auf diese Weise wird vorteilhaft die aktive Schottky- Fläche um die Seitenflächen der Ätzung vergrößert, was den Flächenverlust durch die Abschirmzonen 8 mindestens kompensiert, insbesondere überkompensiert.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterbauelement mit äußeren Kontakten als Anode und Kathode mit in oberflä- chennahen Bereichen alternierend angeordneten Schottky- und pn-Übergängen und zwischen den Schottky- und pn-Übergängen angeordneten niedrigdotierten Driftzonen eines Halbleitermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiedifferenz (Egap - φbarrier) zwischen der Bandlücke (Egap) im elektronischen Anregungsspektrum des Driftzonen-Halbleiters (2) und der energetischen Höhe (φbarrier) der Schottky-Barriere (5) im spannungslosen Zustand des Halbleiterbauelements mindestens 0,8 eV ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Energiedifferenz (Egap - φbamer) mindestens 1 eV ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandlücke (Egap) größer als 1 ,5 eV ist.
4. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die energetische Höhe der Schottky-Barriere (φbarrier) kleiner als 2 eV ist.
5. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die energetische Höhe der Schottky-Barriere (φbamer) größer als 0,5 eV ist.
6. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial der Driftzonen (2, 10) aus Siliziumkarbid gebildet ist.
7. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial der Driftzonen (2, 10) aus Galliumnitrid gebildet ist.
8. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial der Driftzonen (2, 10) aus Aluminiumnitrid gebildet ist.
9. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial der Driftzonen (2, 10) aus Diamant gebildet ist.
10. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem hochdotierten Substratmaterial ( 1 ) aus Siliziumkarbid eine Driftzone (2, 10) gleichen Leitfähigkeitstyps mit niedrigerer Dotierung angeordnet ist.
1 1. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substratmaterial ( 1 ) mit einer Dotierung von größer oder gleich 10I8 cm"3 dotiert ist.
12. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Driftzonengebiet (2) mit einer Dotierung von 10M cm"3 bis 1017 cm"3 dotiert ist.
13. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Driftzonengebiet (2) eine Dicke zwischen 2 μm und 50 μm aufweist.
14. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand benachbarter pn-Übergänge (9) zwischen 0,5 μm und 20 μm liegt.
15. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pn-Übergänge (9) in in das Innere des Driftgebiets (2) hineingeätzte Gräben angeordnet sind.
16. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schottky-Ubergänge benachbart zu den pn-Übergängen (9) im Driftgebiet (2, 10) eingebracht sind.
17. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Driftgebiet (2, 10) eingebrachte Dotiergebiete (7, 8) durch das komplementär dotierte Halbleitermaterial des Driftgebiets (2, 10) gebildet sind.
18. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotiergebiete (7, 8) und das Driftgebiet (2, 10) durch unterschiedliches Halbleitermaterial gebildet sind.
19. Halbieiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für p-dotiertes Substratmaterial (1 ) Aluminium und/oder Bor in das Driftgebiet (7, 8) eingebracht ist.
20. Halbleiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für n-dotiertes Substratmaterial ( 1 ) Stickstoff und/oder Phosphor in das Driftgebiet (7, 8) eingebracht ist.
21. Halbieiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (K) und die Anode (A) auf gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterbauelements angeordnet sind.
22. Halbieiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (K) und die Anode (A) auf derselben Oberfläche des Halbleiterbauelements angeordnet sind.
23. Halbieiterbauelement nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der eine äußere Kontakt (K, A) den anderen äußeren Kontakt (A, K) umschließt. dadurch gekennzeichnet, daß der eine äußere Kontakt (K, A) den anderen äußeren Kontakt (A, K) umschließt.
24. Halbieiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Kontakt (A, K) das Driftgebiet (2, 10) im wesentlichen punktuell kontaktiert.
25. Halbieiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathode ein hochdotiertes Halbleitergebiet vorgelagert ist, welches denselben Leitfähigkeitstyp aufweist wie das Driftgebiet des Halbleiters (2, 10).
26. Halbieiterbauelement nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbieiterbauelement vom komplementären Dotierungstyp ist.
27. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein mit einem ersten Dotierstoff von mindestens 1018 cm"3 dotiertes Siliziumkarbidsubstrat eine mit einem zweiten Dotierstoff desselben Laduπgsträgertyps im Bereich von zwischen 1014 und 1017 cm"3 dotierte Siliziumkarbid-Schicht homoepitak- tisch abgeschieden wird, worauf in die vom Substrat entfernt angeordnete Oberfläche der Siliziumkarbidschicht ein dritter Dotierstoff des komplementären Ladungsträgertyps strukturiert mittels Diffusion und/oder Ionenimplantation zur Bildung von pn- Übergängen eingebracht wird, anschließend das Bauelement einer ersten Temperaturbehandlung zwischen 1400°C und 1700°C unterzogen wird, nach der Temperaturbehandlung eine erste metallische Schicht auf der implantierten Oberfläche zur Bil- düng eines Schottky-Kontaktes und eine zweite metallischen Schicht zur Bildung eines ohmschen Kontaktes aufgebracht und die erste und zweite Schicht anschließend strukturiert wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement einer abschließenden zweiten Temperaturbehandlung unterzogen wird.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Temperaturbehandlung so ausgeführt wird, daß das Bauelement für einen begrenzten Zeitraum bei einer Temperatur zwischen 500°C und 1500°C und an- schließend das Bauelement bei einer Temperatur von mehr als 1500°C weiterbehandelt wird.
30. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Temperaturbehandlung das Bauelement in unmittelbarer
Nachbarschaft von elementarem Silizium erhitzt wird.
EP98929357A 1997-06-03 1998-05-22 Leistungshalbleiter-bauelement und verfahren zu dessen herstellung Expired - Lifetime EP0992070B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19723176 1997-06-03
DE19723176A DE19723176C1 (de) 1997-06-03 1997-06-03 Leistungshalbleiter-Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
PCT/EP1998/003010 WO1998056043A1 (de) 1997-06-03 1998-05-22 Leistungshalbleiter-bauelement und verfahren zu dessen herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0992070A1 true EP0992070A1 (de) 2000-04-12
EP0992070B1 EP0992070B1 (de) 2003-01-08

Family

ID=7831234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98929357A Expired - Lifetime EP0992070B1 (de) 1997-06-03 1998-05-22 Leistungshalbleiter-bauelement und verfahren zu dessen herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (2) US6501145B1 (de)
EP (1) EP0992070B1 (de)
JP (1) JP2002508888A (de)
CN (1) CN1230913C (de)
DE (2) DE19723176C1 (de)
WO (1) WO1998056043A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8618582B2 (en) 2011-09-11 2013-12-31 Cree, Inc. Edge termination structure employing recesses for edge termination elements
US8653534B2 (en) 2008-05-21 2014-02-18 Cree, Inc. Junction Barrier Schottky diodes with current surge capability
US8664665B2 (en) 2011-09-11 2014-03-04 Cree, Inc. Schottky diode employing recesses for elements of junction barrier array
US8680587B2 (en) 2011-09-11 2014-03-25 Cree, Inc. Schottky diode
US9117739B2 (en) 2010-03-08 2015-08-25 Cree, Inc. Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same

Families Citing this family (91)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10322760A (ja) * 1997-05-21 1998-12-04 Toshiba Corp セルラ無線システム
DE19723176C1 (de) * 1997-06-03 1998-08-27 Daimler Benz Ag Leistungshalbleiter-Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1211732A4 (de) * 1999-08-30 2005-08-10 Inst Biophysics Cn Acad Sci Diode mit paarallelen platten
JP3138705B1 (ja) * 1999-08-31 2001-02-26 工業技術院長 ダイヤモンドｐｎ接合ダイオードおよびその作製方法
JP4160752B2 (ja) 1999-09-22 2008-10-08 サイスド エレクトロニクス デヴェロプメント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニ コマンディートゲゼルシャフト 炭化珪素からなる半導体装置とその製造方法
EP1119055A1 (de) * 2000-01-19 2001-07-25 Fabtech, Inc. Verteilter Rückpendelschutz
US6717229B2 (en) 2000-01-19 2004-04-06 Fabtech, Inc. Distributed reverse surge guard
JP4831272B2 (ja) * 2001-03-26 2011-12-07 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
US20030015708A1 (en) * 2001-07-23 2003-01-23 Primit Parikh Gallium nitride based diodes with low forward voltage and low reverse current operation
DE10235198B4 (de) * 2001-08-02 2011-08-11 Fuji Electric Systems Co., Ltd. Leistungs-Halbleitergleichrichter mit ringförmigen Gräben
JP2003069045A (ja) * 2001-08-22 2003-03-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP4064085B2 (ja) * 2001-10-18 2008-03-19 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
FR2832547A1 (fr) * 2001-11-21 2003-05-23 St Microelectronics Sa Procede de realisation d'une diode schottky sur substrat de carbure de silicium
FR2837322B1 (fr) 2002-03-14 2005-02-04 Commissariat Energie Atomique DIODE SCHOTTKY DE PUISSANCE A SUBSTRAT SiCOI, ET PROCEDE DE REALISATION D'UN TELLE DIODE
JP2004127968A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
US6825073B1 (en) * 2003-09-17 2004-11-30 Chip Integration Tech Co., Ltd. Schottky diode with high field breakdown and low reverse leakage current
JP2005191227A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
JP2005243716A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
US7417266B1 (en) 2004-06-10 2008-08-26 Qspeed Semiconductor Inc. MOSFET having a JFET embedded as a body diode
US20050275065A1 (en) * 2004-06-14 2005-12-15 Tyco Electronics Corporation Diode with improved energy impulse rating
US7534633B2 (en) 2004-07-02 2009-05-19 Cree, Inc. LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same
JP4637553B2 (ja) * 2004-11-22 2011-02-23 パナソニック株式会社 ショットキーバリアダイオード及びそれを用いた集積回路
JP4567426B2 (ja) 2004-11-25 2010-10-20 パナソニック株式会社 ショットキーバリアダイオード及びダイオードアレイ
US7436039B2 (en) * 2005-01-06 2008-10-14 Velox Semiconductor Corporation Gallium nitride semiconductor device
US9070850B2 (en) 2007-10-31 2015-06-30 Cree, Inc. Light emitting diode package and method for fabricating same
EP1758171A4 (de) * 2005-03-04 2009-04-29 Sumitomo Electric Industries Vertikales galliumnitrid-halbleiterbauelement und epitaktisches substrat
JP4895520B2 (ja) * 2005-03-28 2012-03-14 日本電信電話株式会社 ショットキーダイオードおよびその製造方法
US7658828B2 (en) * 2005-04-13 2010-02-09 Siemens Water Technologies Holding Corp. Regeneration of adsorption media within electrical purification apparatuses
JP5303819B2 (ja) * 2005-08-05 2013-10-02 住友電気工業株式会社 半導体装置およびその製造方法
US8026568B2 (en) * 2005-11-15 2011-09-27 Velox Semiconductor Corporation Second Schottky contact metal layer to improve GaN Schottky diode performance
DE102006001195A1 (de) 2006-01-10 2007-07-12 Sms Demag Ag Verfahren zum Gieß-Walzen mit erhöhter Gießgeschwindigkeit und daran anschließendem Warmwalzen von relativ dünnen Metall-,insbesondere Stahlwerkstoff-Strängen,und Gieß-Walz-Einrichtung
US20070170934A1 (en) * 2006-01-23 2007-07-26 Maxmile Technologies, Llc Method and Apparatus for Nondestructive Evaluation of Semiconductor Wafers
JP5584276B2 (ja) * 2006-03-30 2014-09-03 日本碍子株式会社 半導体素子
JP5362187B2 (ja) * 2006-03-30 2013-12-11 日本碍子株式会社 半導体素子
US7781802B2 (en) * 2006-04-28 2010-08-24 Nissan Motor Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5272323B2 (ja) * 2006-04-28 2013-08-28 日産自動車株式会社 半導体装置とその製造方法
WO2007139894A2 (en) 2006-05-26 2007-12-06 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Solid state light emitting device and method of making same
US7728403B2 (en) * 2006-05-31 2010-06-01 Cree Sweden Ab Semiconductor device
GB0611594D0 (en) * 2006-06-13 2006-07-19 Taylor Gareth A Electrical switching device and method of embedding catalytic material in a diamond substrate
US7804147B2 (en) 2006-07-31 2010-09-28 Cree, Inc. Light emitting diode package element with internal meniscus for bubble free lens placement
US7813400B2 (en) 2006-11-15 2010-10-12 Cree, Inc. Group-III nitride based laser diode and method for fabricating same
US7769066B2 (en) 2006-11-15 2010-08-03 Cree, Inc. Laser diode and method for fabricating same
US8045595B2 (en) 2006-11-15 2011-10-25 Cree, Inc. Self aligned diode fabrication method and self aligned laser diode
US7692263B2 (en) 2006-11-21 2010-04-06 Cree, Inc. High voltage GaN transistors
GB0623252D0 (en) * 2006-11-22 2007-01-03 Filtronic Compound Semiconduct A multigate schottky diode
US9310026B2 (en) 2006-12-04 2016-04-12 Cree, Inc. Lighting assembly and lighting method
EP2095018A1 (de) 2006-12-04 2009-09-02 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Beleuchtungsvorrichtung und beleuchtungsverfahren
US7834367B2 (en) 2007-01-19 2010-11-16 Cree, Inc. Low voltage diode with reduced parasitic resistance and method for fabricating
US7939853B2 (en) * 2007-03-20 2011-05-10 Power Integrations, Inc. Termination and contact structures for a high voltage GaN-based heterojunction transistor
JP4396724B2 (ja) * 2007-04-18 2010-01-13 株式会社デンソー ショットキーバリアダイオードを備えた炭化珪素半導体装置
JP4695622B2 (ja) * 2007-05-02 2011-06-08 株式会社東芝 半導体装置
US7999283B2 (en) 2007-06-14 2011-08-16 Cree, Inc. Encapsulant with scatterer to tailor spatial emission pattern and color uniformity in light emitting diodes
US8022446B2 (en) * 2007-07-16 2011-09-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Integrated Schottky diode and power MOSFET
US8123384B2 (en) 2007-07-17 2012-02-28 Cree, Inc. Optical elements with internal optical features and methods of fabricating same
JP2009059798A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Sumitomo Electric Ind Ltd ダイヤモンド電子素子の製造方法
JP2009094203A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Denso Corp 炭化珪素半導体装置
US9012937B2 (en) 2007-10-10 2015-04-21 Cree, Inc. Multiple conversion material light emitting diode package and method of fabricating same
US8866169B2 (en) 2007-10-31 2014-10-21 Cree, Inc. LED package with increased feature sizes
US10256385B2 (en) 2007-10-31 2019-04-09 Cree, Inc. Light emitting die (LED) packages and related methods
US20090228029A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Neuro Vasx, Inc. Aneurysm shield anchoring device
US7851881B1 (en) * 2008-03-21 2010-12-14 Microsemi Corporation Schottky barrier diode (SBD) and its off-shoot merged PN/Schottky diode or junction barrier Schottky (JBS) diode
US9287469B2 (en) 2008-05-02 2016-03-15 Cree, Inc. Encapsulation for phosphor-converted white light emitting diode
EP2154726A3 (de) * 2008-08-14 2010-05-26 Acreo AB Verfahren zur Herstellung einer JBS Diode
IT1394649B1 (it) * 2009-06-01 2012-07-05 St Microelectronics Srl Fotodiodo con contatto schottky sulle pareti di trincee parallele e relativo metodo di fabbricazione
KR101051578B1 (ko) * 2009-09-08 2011-07-22 삼성전기주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
JP5600411B2 (ja) * 2009-10-28 2014-10-01 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置
JP2011142355A (ja) * 2011-04-21 2011-07-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 整流素子
CN102222701A (zh) * 2011-06-23 2011-10-19 哈尔滨工程大学 一种沟槽结构肖特基器件
CN102254798A (zh) * 2011-06-28 2011-11-23 中国科学院半导体研究所 碳化硅pin微结构的制作方法
JP2013030618A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Rohm Co Ltd 半導体装置
US8933532B2 (en) * 2011-10-11 2015-01-13 Avogy, Inc. Schottky diode with buried layer in GaN materials
JP5865016B2 (ja) * 2011-10-31 2016-02-17 株式会社 日立パワーデバイス トレンチ型ショットキー接合型半導体装置及びその製造方法
US8633094B2 (en) 2011-12-01 2014-01-21 Power Integrations, Inc. GaN high voltage HFET with passivation plus gate dielectric multilayer structure
US8940620B2 (en) 2011-12-15 2015-01-27 Power Integrations, Inc. Composite wafer for fabrication of semiconductor devices
JP2014053392A (ja) 2012-09-06 2014-03-20 Sumitomo Electric Ind Ltd ワイドギャップ半導体装置およびその製造方法
KR101393564B1 (ko) 2012-11-23 2014-05-09 현대자동차 주식회사 쇼트키 배리어 다이오드 및 그 제조 방법
US8928037B2 (en) 2013-02-28 2015-01-06 Power Integrations, Inc. Heterostructure power transistor with AlSiN passivation layer
KR101461886B1 (ko) 2013-09-10 2014-11-13 현대자동차 주식회사 쇼트키 배리어 다이오드 및 그 제조 방법
US9029974B2 (en) * 2013-09-11 2015-05-12 Infineon Technologies Ag Semiconductor device, junction field effect transistor and vertical field effect transistor
US9123828B2 (en) * 2013-11-14 2015-09-01 Infineon Technologies Ag Semiconductor device and method for forming a semiconductor device
CN103887169A (zh) * 2013-11-29 2014-06-25 杭州恩能科技有限公司 一种具有提高抗浪涌电流能力的半导体装置的制备方法
CN103887286A (zh) * 2013-11-29 2014-06-25 杭州恩能科技有限公司 一种具有提高抗浪涌电流能力的半导体装置
KR101598512B1 (ko) * 2014-08-27 2016-03-02 메이플세미컨덕터(주) 에피 재성장 패턴을 포함한 접합장벽 쇼트키 다이오드 및 그 제조방법
JP6265274B2 (ja) 2014-09-17 2018-01-24 富士電機株式会社 半導体装置
EP3038162B1 (de) * 2014-12-24 2019-09-04 ABB Schweiz AG Sperrschicht-Schottky-Gleichrichter
DE102015101966B4 (de) * 2015-02-11 2021-07-08 Infineon Technologies Austria Ag Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit Schottkykontakt und Halbleiterbauelement
TWI630700B (zh) * 2017-05-10 2018-07-21 新唐科技股份有限公司 半導體元件
CN109065638B (zh) * 2018-08-22 2021-02-12 电子科技大学 一种功率二极管器件
WO2021116743A1 (en) * 2019-12-13 2021-06-17 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Gradient flow emulation using drift diffusion processes
JP2020092282A (ja) * 2020-02-25 2020-06-11 ローム株式会社 ショットキーバリアダイオード
CN117116760A (zh) * 2023-10-19 2023-11-24 珠海格力电子元器件有限公司 碳化硅器件的制作方法和碳化硅器件

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5935183B2 (ja) * 1975-08-20 1984-08-27 サンケイ電気 （株） シヨツトキバリア半導体装置
US4641174A (en) * 1983-08-08 1987-02-03 General Electric Company Pinch rectifier
US5041881A (en) * 1987-05-18 1991-08-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Whiskerless Schottky diode
JPH02137368A (ja) * 1988-11-18 1990-05-25 Toshiba Corp 半導体整流装置
JP2667477B2 (ja) * 1988-12-02 1997-10-27 株式会社東芝 ショットキーバリアダイオード
CA2008176A1 (en) * 1989-01-25 1990-07-25 John W. Palmour Silicon carbide schottky diode and method of making same
JPH0750791B2 (ja) * 1989-09-20 1995-05-31 株式会社日立製作所 半導体整流ダイオード及びそれを使つた電源装置並びに電子計算機
US5166760A (en) * 1990-02-28 1992-11-24 Hitachi, Ltd. Semiconductor Schottky barrier device with pn junctions
JPH04302172A (ja) * 1991-03-29 1992-10-26 Kobe Steel Ltd ダイヤモンドショットキーダイオード
US5345100A (en) * 1991-03-29 1994-09-06 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor rectifier having high breakdown voltage and high speed operation
US5262669A (en) * 1991-04-19 1993-11-16 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor rectifier having high breakdown voltage and high speed operation
JPH05218389A (ja) * 1991-11-21 1993-08-27 Fuji Electric Co Ltd 半導体整流素子およびその使用方法
US6097046A (en) * 1993-04-30 2000-08-01 Texas Instruments Incorporated Vertical field effect transistor and diode
JPH0766433A (ja) * 1993-08-26 1995-03-10 Hitachi Ltd 半導体整流素子
JPH0897441A (ja) * 1994-09-26 1996-04-12 Fuji Electric Co Ltd 炭化けい素ショットキーダイオードの製造方法
JPH08316164A (ja) * 1995-05-17 1996-11-29 Hitachi Ltd 半導体素子の作成方法
JP3555250B2 (ja) * 1995-06-23 2004-08-18 株式会社デンソー 車両用交流発電機及びショットキバリアダイオード
DE19530525A1 (de) * 1995-08-19 1997-02-20 Daimler Benz Ag Schaltkreis mit monolithisch integrierter PIN-/Schottky-Diodenanordnung
DE19633184B4 (de) * 1996-08-17 2006-10-05 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit durch Ionenimplantation eingebrachten Fremdatomen
DE19633183A1 (de) * 1996-08-17 1998-02-19 Daimler Benz Ag Halbleiterbauelement mit durch Ionenimplantation eingebrachten Fremdatomen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19723176C1 (de) * 1997-06-03 1998-08-27 Daimler Benz Ag Leistungshalbleiter-Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
JP4064085B2 (ja) * 2001-10-18 2008-03-19 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9856043A1 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8653534B2 (en) 2008-05-21 2014-02-18 Cree, Inc. Junction Barrier Schottky diodes with current surge capability
US9117739B2 (en) 2010-03-08 2015-08-25 Cree, Inc. Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same
US9595618B2 (en) 2010-03-08 2017-03-14 Cree, Inc. Semiconductor devices with heterojunction barrier regions and methods of fabricating same
US8618582B2 (en) 2011-09-11 2013-12-31 Cree, Inc. Edge termination structure employing recesses for edge termination elements
US8664665B2 (en) 2011-09-11 2014-03-04 Cree, Inc. Schottky diode employing recesses for elements of junction barrier array
US8680587B2 (en) 2011-09-11 2014-03-25 Cree, Inc. Schottky diode
US9231122B2 (en) 2011-09-11 2016-01-05 Cree, Inc. Schottky diode
US9865750B2 (en) 2011-09-11 2018-01-09 Cree, Inc. Schottky diode

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998056043A1 (de) 1998-12-10
CN1259228A (zh) 2000-07-05
CN1230913C (zh) 2005-12-07
US6949401B2 (en) 2005-09-27
US20030020135A1 (en) 2003-01-30
DE19723176C1 (de) 1998-08-27
JP2002508888A (ja) 2002-03-19
US6501145B1 (en) 2002-12-31
DE59806872D1 (de) 2003-02-13
EP0992070B1 (de) 2003-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0992070B1 (de) Leistungshalbleiter-bauelement und verfahren zu dessen herstellung
EP0772889B1 (de) Halbleiterbauelement mit hochsperrendem randabschluss
EP1812970B1 (de) Halbleitereinrichtung und verfahren für deren herstellung
DE69631664T2 (de) SiC-HALBLEITERANORDNUNG MIT EINEM PN-ÜBERGANG, DER EINEN RAND ZUR ABSORPTION DER SPANNUNG ENTHÄLT
EP2740155B1 (de) Super-junction-schottky-pin-diode
DE102013019851B4 (de) Schottky-Diode mit reduzierter Flussspannung
DE102009033302B4 (de) Herstellungsverfahren für ein unipolares Halbleiter-Bauelement und Halbleitervorrichtung
EP1812971A1 (de) Halbleitereinrichtung und verfahren für deren herstellung
DE112006001791B4 (de) Non-Punch-Through Hochspannungs-IGBT für Schaltnetzteile und Verfahren zur Herstellung derselben
EP1097481A2 (de) Leistungshalbleiterbauelement für hohe sperrspannungen
DE19629088A1 (de) Vertikaler Siliziumcarbid-Feldeffekttransistor
DE102012201911A1 (de) Super-Junction-Schottky-Oxid-PiN-Diode mit dünnen p-Schichten unter dem Schottky-Kontakt
DE10207522A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2786418B1 (de) Hochspannungs-trench-junction-barrier-schottkydiode
DE112014004717T5 (de) Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung
WO2000042661A1 (de) Randabschluss für ein halbleiterbauelement, schottky-diode mit einem randabschluss und verfahren zur herstellung einer schottky-diode
DE102012023512A1 (de) Sperrschicht-Schottky-Diode
DE102005039564A1 (de) Halbleiterbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102009044670B4 (de) Bipolares Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren
DE3823795C2 (de)
DE102005046706B4 (de) JBS-SiC-Halbleiterbauelement
DE10245089B4 (de) Dotierverfahren und Halbleiterbauelement
DE19950579B4 (de) Kompensations-MOS-Bauelement mit hohem Kurzschlußstrom
DE102022129749A1 (de) Elektronische vorrichtung einschliesslich einer transistorstruktur
DE102013210546A1 (de) Hochspannungs-Trench-Junction-Barrier-Schottkydiode mit p-Schichten unter dem Schottky-Kontakt

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19991009

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI NL SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010518

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): CH DE FR GB IT LI NL SE

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: NV

Representative=s name: KIRKER & CIE SA

REF Corresponds to:

Ref document number: 59806872

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20030213

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20030306

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20031009

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PFA

Owner name: DAIMLER AG

Free format text: DAIMLERCHRYSLER AG#EPPLESTRASSE 225#70567 STUTTGART (DE) -TRANSFER TO- DAIMLER AG#MERCEDESSTRASSE 137#70327 STUTTGART (DE)

NLT1 Nl: modifications of names registered in virtue of documents presented to the patent office pursuant to art. 16 a, paragraph 1

Owner name: DAIMLER AG

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: CD

Ref country code: FR

Ref legal event code: CA

NLS Nl: assignments of ep-patents

Owner name: CREE, INC.

Effective date: 20090728

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PUE

Owner name: CREE, INC.

Free format text: DAIMLER AG#MERCEDESSTRASSE 137#70327 STUTTGART (DE) -TRANSFER TO- CREE, INC.#4600 SILICON DRIVE#DURHAM, NC 27703 (US)

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: TP

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 19

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20170512

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Payment date: 20170512

Year of fee payment: 20

Ref country code: FR

Payment date: 20170413

Year of fee payment: 20

Ref country code: GB

Payment date: 20170517

Year of fee payment: 20

Ref country code: DE

Payment date: 20170516

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20170511

Year of fee payment: 20

Ref country code: IT

Payment date: 20170522

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R071

Ref document number: 59806872

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MK

Effective date: 20180521

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20

Expiry date: 20180521

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: EUG

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20180521